CADCAM集成制造系统概述课件.ppt

1、CAD/CAM应用技术应用技术第第7章章 CAD/CAM集成制造系统集成制造系统 7.1 CAD/CAM集成概述集成概述 7.2 CAD/CAM的系统信息流的系统信息流 7.3 CAD/CAM信息集成技术信息集成技术 7.4 CAD/CAM集成系统总体规划集成系统总体规划 7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统1.CAD/CAM集成的基本概念集成的基本概念 CAD/CAM系统的集成是指借助于公共的工程系统的集成是指借助于公共的工程数据库、网络通信技术以及标准格式的中性文件数据库、网络通信技术以及标准格式的中性文件接口技术，把接口技术，把CAD、CAE、CAPP、CAM以致以致PP

2、S等各种功能不同的软件系统有机地结合起来，等各种功能不同的软件系统有机地结合起来，保证各系统之间信息的提取、交换、共享和处理，保证各系统之间信息的提取、交换、共享和处理，实现软硬件资源的共享。实现软硬件资源的共享。7.1 CAD/CAM集成技术概述集成技术概述图图7-1 产品设计与制造流程产品设计与制造流程图图7-2 集成化制造系统集成化制造系统2.CAD/CAM的集成方式的集成方式 从从CAD/CAM系统集成技术的实际应用上看，系统集成技术的实际应用上看，集成有两种方式：集成有两种方式：系统的集成系统的集成集成的系统集成的系统 7.1 CAD/CAM集成技术概述集成技术概述3.CAD/CAM

3、集成的作用集成的作用 有利于发挥设计人员的创造性；有利于发挥设计人员的创造性；有利于系统各应用模块之间的资源共享，提高了系统运行效率，有利于系统各应用模块之间的资源共享，提高了系统运行效率，降低系统成本；降低系统成本；避免了应用系统间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从避免了应用系统间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从而提高了产品的质量；而提高了产品的质量；有利于实现产品的标准化、通用化和系列化；有利于实现产品的标准化、通用化和系列化；有利于实现并行作业，缩短产品上市周期、提高产品质量和企有利于实现并行作业，缩短产品上市周期、提高产品质量和企业的市场竞争力；业的市场竞争力；有利于实现面向

4、制造的设计（有利于实现面向制造的设计（DFM）和面向装配的设计）和面向装配的设计（DFA），降低成本，提高产品竞争力；），降低成本，提高产品竞争力；有益于先进制造模式的实施，扩大企业的市场机遇。有益于先进制造模式的实施，扩大企业的市场机遇。7.1 CAD/CAM集成技术概述集成技术概述4.CAD/CAM集成的体系结构集成的体系结构 CAD/CAM集成系统的结构类型有以下三种：集成系统的结构类型有以下三种：传统型系统传统型系统 改进型系统改进型系统 数据驱动型系统数据驱动型系统 7.1 CAD/CAM集成技术概述集成技术概述图图7-3 CAD/CAM集成体系结构集成体系结构市场预测市场预测生产规

5、划生产规划资源规划资源规划公司层公司层主生产主生产计划计划物料需物料需求计划求计划生产能力生产能力需求计划需求计划厂厂/所层所层质量检质量检测计划测计划质量管质量管理信息理信息任务划分任务划分车间作业调度仿真车间作业调度仿真车间层车间层物料物料工作站工作站刀具刀具工作站工作站夹具夹具工作站工作站工作站层工作站层加工加工工作站工作站测量测量工作站工作站物料库物料库各种加工设备各种加工设备设备层设备层下达任务下达任务调控进度调控进度下达设计、生产下达设计、生产及质量管理任务及质量管理任务下达刀夹具、物料下达刀夹具、物料调度、加工及质量调度、加工及质量监测任务监测任务反馈各项反馈各项任务进度任务进度

6、反馈车间生产状态反馈车间生产状态和系统状态和系统状态反馈加工、库存及反馈加工、库存及测量等多类数据测量等多类数据反馈各类加工、测量和反馈各类加工、测量和物料储运工作完成情况物料储运工作完成情况下达加工任务下达加工任务分配检测任务分配检测任务图图7-4 CAD/CAM集成集成系统递阶控制体系统递阶控制体系结构系结构 CAD/CAM系统的信息流是指产品信息在系统的信息流是指产品信息在CAD/CAM集成系集成系统各模块间以及统各模块间以及CAD/CAM集成系统与其他系统如管理信息系集成系统与其他系统如管理信息系统（统（MIS）、制造自动化系统（）、制造自动化系统（MAS）、质量保证系统（）、质量保证

7、系统（CAQ）等间的流动过程。）等间的流动过程。1.CAD/CAM集成系统模块间的信息流集成系统模块间的信息流7.2 CAD/CAM的系统信息流的系统信息流 信息流信息流 生产经生产经营决策营决策结构设计结构设计与分析与分析总体结总体结构决策构决策概念设计概念设计方案决策方案决策设计任务设计任务规划规划工艺工艺设计设计过程过程仿真仿真资源需求资源需求与分析与分析设计流管理设计流管理PDMERP市场客户需求信息市场客户需求信息产品开发产品开发过程信息流过程信息流7.2 CAD/CAM的系统信息流的系统信息流 信息流信息流产品制造产品制造过程信息流过程信息流 工装规划与设计车间调度NC指令生成仿真

8、生产作业计划质量控制资源需求与分析PPSPDMERP资源需求、工艺设计资源需求、工艺设计7.2 CAD/CAM的系统信息流的系统信息流2.CAD/CAM集成系统与其他系统的信息集成系统与其他系统的信息流流 CAD/CAM系统与系统与MIS间的信息流间的信息流CAD/CAM系统与系统与MAS间的信息流间的信息流 CAD/CAM系统与系统与CAQ间的信息流间的信息流 7.2 CAD/CAM的系统信息流的系统信息流CADCAECAPPCAMCAD/CAM系统系统MISMASCAQ图图7-6 CAD/CAM系统与其他系统间信息传递关系图系统与其他系统间信息传递关系图1.CAD/CAM的集成方法的集成方

9、法CAD/CAM有以下三种集成方法：有以下三种集成方法：基于专用接口的基于专用接口的CAD/CAM集成；集成；基于基于STEP的的CAD/CAM集成集成；基于数据库的基于数据库的CAD/CAM集成集成。7.3 CAD/CAM信息集成技术信息集成技术产品设计造型产品设计造型几何绘图几何绘图有限元分析有限元分析优化设计优化设计模拟仿真模拟仿真工程工程数据库数据库CADCAE工艺过程设计工艺过程设计工夹具设计工夹具设计CAPP数控编程数控编程数控加工仿真数控加工仿真CAM生产管理生产管理系统系统接口接口系统系统接口接口系统系统接口接口系统系统接口接口图图7-10 基于工程数据库的基于工程数据库的CA

10、D/CAM集成集成2.CAD/CAM集成的关键技术集成的关键技术 目前，为实现目前，为实现CAD/CAM系统的高度集成，常采用系统的高度集成，常采用的关键技术主要有以下几方面：的关键技术主要有以下几方面：新一代基于特征的建模技术新一代基于特征的建模技术数据交换技术数据交换技术 工程数据管理技术工程数据管理技术 集成框架集成框架(或集成平台或集成平台)7.3 CAD/CAM信息集成技术信息集成技术 1CAD/CAM集成分步实施的步骤集成分步实施的步骤各单项计算机应用系统的开发，如各单项计算机应用系统的开发，如CAD、CAE、CAPP、PPC、自动化加工和装配单元、自动化加工和装配单元、CAQ等。

11、等。CAD与与CAE、CAPP的集成应用，的集成应用，PPC与与PDC的集成的集成应用。这两项集成可以并行进行或先后进行。应用。这两项集成可以并行进行或先后进行。CAD/CAM集成模块与自动化加工和装配单元集成为集成模块与自动化加工和装配单元集成为狭义的狭义的CAD/CAM系统，自动化加工和装配单元与物料系统，自动化加工和装配单元与物料运输系统集成为自动化制造系统。以上两项集成也可以运输系统集成为自动化制造系统。以上两项集成也可以并行进行或先后进行。并行进行或先后进行。7.4 CAD/CAM集成系统总体规划集成系统总体规划狭义的狭义的CAD/CAM系统，系统，PPC/PDC集成模块和自动集成模

12、块和自动化制造系统集成为广义的化制造系统集成为广义的CAD/CAM系统。系统。广义的广义的CAD/CAM系统与系统与CAQ模块集成为相当于模块集成为相当于CIMS的信息流系统。的信息流系统。7.4 CAD/CAM集成系统总体规划集成系统总体规划CADCAECAD/CAECAPPCAD/CAE/CAPP狭义狭义CAD/CAMPPCPDC检测监控系检测监控系统统物料流物料流装配单元装配单元机械手机械手CNC制造单元制造单元自动化制造系统自动化制造系统信息流信息流广义广义CAD/CAMCIMS系统系统CAQ辅助设备辅助设备图图7-11 CAD/CAM系统集成步骤系统集成步骤7.4 CAD/CAM集成

13、系统总体规划集成系统总体规划2CAD/CAM集成系统总体规划包括的内容集成系统总体规划包括的内容CAD/CAM集成系统的目标集成系统的目标功能模块的组成功能模块的组成 信息模型信息模型 系统的总体结构系统的总体结构 计算机硬、软件系统的配置方案计算机硬、软件系统的配置方案 7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统 1.CIM与与CIMS的基本概念的基本概念CIM的提出：的提出：1973年美国年美国Dr.JosephHarrington提出提出CIM哲理哲理（Computer Integrated Manufacturing)，2个要点：个要点：企业的各个生产环节是不可分割的，需要统

14、一考虑企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。运动过程，而物流又是受信息流控制的。863/CIMS的定义的定义 “CIM作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，将信息技术、现代管理技术、系统工程技术和制造技术相将信息技术、现代管理技术、系统工程技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到结合，并应用于企业产品全生

15、命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成。以加达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的强企业新产品开发的T（技术）、（技术）、Q（质量）、（质量）、C（成本）、（成本）、S（服务）、（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。竞争能力。”7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统

16、 2.CIMS的基本构成的基本构成 CIMS的基本要素的基本要素CIMS系统的集成系统的集成 7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统图图7-12 CIMS三要素之三要素之间的关系间的关系CIMSCIMS系统集成的特征系统集成的特征数据共享数据共享 系统内部各个子系统间可实现信息共享。系统内部各个子系统间可实现信息共享。功能交互功能交互 通过统一的执行控制程序来组织和协调通过统一的执行控制程序来组织和协调系统内部各子系统的运行，实现功能的交互。系统内部各子系统的运行，实现功能的交互。开放式结构开放式结构 系统内部各个子系统间易于实现信息系统内部各个子系统间易于实现信息交换，系统与外

17、部其他系统之间也能通过外部接口实现交换，系统与外部其他系统之间也能通过外部接口实现信息互通。信息互通。7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统 物理系统互连物理系统互连数据交换规则与惯例数据交换规则与惯例系统内部通讯系统内部通讯物理系统集成物理系统集成公共（共享）数据资源公共（共享）数据资源公共服务执行环境公共服务执行环境可移式应用与分布系统可移式应用与分布系统应用系统集成应用系统集成生产和过程仿真生产和过程仿真自动化的经营过程监控自动化的经营过程监控基于知识的决策支持基于知识的决策支持人的集成人的集成经营集成经营集成CIMS集成的层次集成的层次单项技术（自动化孤岛）联系起来单项技

18、术（自动化孤岛）联系起来相互交换信息和数据相互交换信息和数据整个系统内部各种整个系统内部各种应用软件的集成应用软件的集成CIMS的最高阶段的最高阶段即人的集成。即人的集成。CIMS 阻力的阻力的70%来源于人，来源于人，11%对对成本的评估，成本的评估，9%的的技术元件技术元件.7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统集成发展阶段集成发展阶段19851995199921世纪世纪信息集成信息集成企业集成企业集成制造网络制造网络过程集成过程集成7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统客户客户CIMS第三版的圆轮图第三版的圆轮图人人员员与与组组织织全球全球组织组织客客户户支支

19、持持制制造造产产品品与与工工艺艺雇雇员员责任责任市市场场交交易易物物人人料料工具工具信息信息技术技术供供应应销售销售渠道渠道销售和销售和促销促销顾客顾客服务服务生命周生命周期过渡期过渡系统系统设计设计企业企业定义定义零部件零部件设计设计不断不断改进改进文件和文件和发布发布资源资源规划规划经营经营计划计划零部件零部件制造制造组装和组装和测试测试物料物料管理管理共共享享知知识识系系统统商商资源资源投资者投资者团体团体规章规章伦理伦理环境环境制制造造业业基基础础设设施施制制造造业业基基础础设设施施（3）CIMS的基本结构轮图的基本结构轮图管管理理信信息息分分系系统统MIS质质量量保保证证分分系系统统CAQ工程设计分系统工程设计分系统CAD/CAE/CAM制造自动化分系统制造自动化分系统MAS数据库分系统数据库分系统DBS网络分系统网络分系统NETS支撑分系统支撑分系统应用分系统应用分系统市场信息市场信息技术信息技术信息服务信息服务信息（4）CIMS中的主要功能模块中的主要功能模块 3.CIMS的发展趋势的发展趋势 集成化集成化 智能化智能化 全球化全球化 虚拟化虚拟化 柔性化柔性化 绿色化绿色化 7.5 CIMS计算机集成制造系统计算机集成制造系统